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CN112960066A - 一种智能中纬度大型浮标观测系统及方法 - Google Patents

一种智能中纬度大型浮标观测系统及方法 Download PDF

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CN112960066A
CN112960066A CN202010984679.8A CN202010984679A CN112960066A CN 112960066 A CN112960066 A CN 112960066A CN 202010984679 A CN202010984679 A CN 202010984679A CN 112960066 A CN112960066 A CN 112960066A
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CN
China
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fixed
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buoy
observation system
solar cell
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Application number
CN202010984679.8A
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马昕
陈朝晖
吴立新
王伟成
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Ocean University of China
Original Assignee
Ocean University of China
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Abstract

本发明公开了一种智能中纬度大型浮标观测系统及方法，包括浮标体，所述浮标体的俯视截面设置为圆形，所述浮标体的底部圆周边缘等间距固定有第一钢绳，所述第一钢绳的底部固定有配重块，所述配重块的底部固定有第二钢绳，所述第二钢绳的底部固定有锁紧块，所述浮标体的外侧套接有悬浮稳定环，所述悬浮稳定环的外侧等间距固定有浮球，所述浮标体的上侧中部固定有安装座，所述安装座设置为圆台型，所述安装座的顶部固定有支撑柱，所述支撑柱的顶部固定有安装台。本发明通过锁紧块、配重块和第一钢绳对浮标体进行拉扯限位，能够确保在风平浪静时浮标体能准确的归位，能够将浮标体限制在移动的区域内，杜绝了浮标体肆意漂流的现象。

Description

一种智能中纬度大型浮标观测系统及方法
技术领域
本发明涉及浮标观测领域，具体涉及一种智能中纬度大型浮标观测系统及方法。
背景技术
在中纬度海区进行锚系浮标观测的挑战是相当大的。该海区地区水深往往近6000米。在西北太平洋中纬度海区，海流速度在表面超过3kn，在底部3000米超过0.5kn，对锚系系统会产生很大的应变。此外，台风和冬季风暴会产生破坏性的风和浪。这些客观条件，导致传统的观测浮标很难在该海区存活。
目前，在中纬度浮标的实际使用过程中，随着海面的起伏和浪的翻滚推动，导致浮标往往会自由的飘动，并容易被浪打翻，导致浮标测量的区域随时变化，测试数据的精度较差。
因此，发明一种智能中纬度大型浮标观测系统及方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能中纬度大型浮标观测系统及方法，通过在浮标体的外侧套接有悬浮稳定环，悬浮稳定环的外侧等间距固定有浮球，通过悬浮稳定环和浮球增加浮标体在海面悬浮面积，使得浮标体不易被浪打翻，浮标体的底部通过第一钢绳连接有配重块，配重块通过第二钢绳连接有锁紧块，锁紧块固定在海底，通过锁紧块、配重块和第一钢绳对浮标体进行拉扯限位，能够确保在风平浪静时浮标体能准确的归位，能够将浮标体限制在移动的区域内，杜绝了浮标体肆意漂流的现象，以解决技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能中纬度大型浮标观测系统，包括浮标体，所述浮标体的俯视截面设置为圆形，所述浮标体的底部圆周边缘等间距固定有第一钢绳，所述第一钢绳的底部固定有配重块，所述配重块的底部固定有第二钢绳，所述第二钢绳的底部固定有锁紧块，所述浮标体的外侧套接有悬浮稳定环，所述悬浮稳定环的外侧等间距固定有浮球，所述浮标体的上侧中部固定有安装座，所述安装座设置为圆台型，所述安装座的顶部固定有支撑柱，所述支撑柱的顶部固定有安装台，所述安装台的上侧边缘安装有定位仪，所述定位仪的一侧设置有风速风向仪，所述风速风向仪的一侧设置有气压仪，所述气压仪的一侧设置有通信天线，所述安装台的上侧中部固定有避雷针，所述浮标体的内部开设有安装腔，所述安装腔的内部安装有光伏充电控制器，所述光伏充电控制器的一侧设置有蓄电池，所述蓄电池的一侧设置有处理器，所述蓄电池的输出端与处理器的输出端电性连接。
优选的，所述悬浮稳定环与浮标体间等间距固定有连接杆，所述连接杆的一端与悬浮稳定环的内侧相连接，所述连接杆的另一端与浮标体相连接。
优选的，所述安装座的倾斜面上安装有第一柔性太阳能电池板，所述支撑柱的外侧面上安装有第二柔性太阳能电池板，所述第一柔性太阳能电池板和第二柔性太阳能电池板的输出端均与光伏充电控制器的输入端电性连接，所述光伏充电控制器的输出端与蓄电池的输入端电性连接。
优选的，所述蓄电池的输出端分别与定位仪、风速风向仪和气压仪的输出端电性连接，所述定位仪、风速风向仪和气压仪的输出端均与处理器的输入端电性连接。
优选的，所述处理器的输出端电性连接有存储模块。
优选的，所述处理器的输出端电性连接有通讯模块，所述通讯模块的输出端电性连接有信号加强模块，所述信号加强模块的输出端电性连接有通信天线，所述通信天线的输出端连接有数据处理终端。
优选的，所述浮标体的底部一侧设置有连接杆，所述连接杆设置为绝缘杆，所述连接杆的底部连接有放电块，所述避雷针的底部连接有接引线，所述接引线的下端与放电块相连接。
优选的，所述安装台的前后左右四侧均固定有固定板，四个所述固定板上均安装有航标灯，所述航标灯的输出端与处理器的输入端电性连接，所述航标灯的输入端与蓄电池的输出端电性连接。
本发明还包括该智能中纬度大型浮标观测系统的观测方法，具体步骤如下：
步骤一：在浮标体的外侧套接悬浮稳定环，再通过连接杆将悬浮稳定环与浮标体固定在一起，将多个浮球固定在悬浮稳定环的外侧，增加浮标体在海面悬浮面积；
步骤二：在浮标体的底部边缘等间距通过第一钢绳连接配重块，在配重块的底部通过第二钢绳与锁紧块连接，锁紧块与海底固定连接；
步骤三：将定位仪、风速风向仪、气压仪、避雷针、航标灯和通信天线安装在安装台上，蓄电池、处理器、存储模块和通讯模块安装在浮标体内；
步骤四：将第一柔性太阳能电池板安装在安装座的倾斜面上，第二柔性太阳能电池板安装在支撑柱的外侧面上，光伏充电控制器安装在浮标体内；
步骤五：第一柔性太阳能电池板和第二柔性太阳能电池板工作吸收太阳能并将太阳能转换为电能存储在蓄电池内，蓄电池为整个系统进行供电；
步骤六：定位仪、风速风向仪和气压仪将观测的数据发送给处理器，处理器将收集的数据信息发送到存储模块进行备份存储，同时处理器将收集的数据信息通过通讯模块和通讯模块发送到数据处理终端进行处理，利于定位仪能够对浮标体的位置进行定位，通讯模块与通讯模块间连接有信号加强模块；
步骤7：通过避雷针、接引线和放电块进行避雷，雷雨天气雷击中避雷针后，通过接引线和放电块将电导入海内。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
1、通过在浮标体的外侧套接有悬浮稳定环，悬浮稳定环的外侧等间距固定有浮球，通过悬浮稳定环和浮球增加浮标体在海面悬浮面积，使得浮标体不易被浪打翻，浮标体的底部通过第一钢绳连接有配重块，配重块通过第二钢绳连接有锁紧块，锁紧块固定在海底，通过锁紧块、配重块和第一钢绳对浮标体进行拉扯限位，能够确保在风平浪静时浮标体能准确的归位，能够将浮标体限制在移动的区域内，杜绝了浮标体肆意漂流的现象；
2、通过在安装台的上侧中部安装有避雷针，避雷针的下端通过接引线与接引线连接，接引线置于海水内，通过避雷针、接引线和放电块进行避雷，雷雨天气雷击中避雷针后，通过接引线和放电块导入海内，保证雷雨天气本系统正常观测，同时能够对本系统内的各个元件起到良好的保护作用，在安装台的四侧均安装有航标灯，通过航标灯能够引导航向，给海面出行的船只提供方向；
3、通过在通讯模块与通讯模块间连接有信号加强模块，通过信号加强模块增加通讯模块的信号辐射能力，使得通讯模块所接收和发射的信号更加平稳；
4、通过在安装座的倾斜面上安装有第一柔性太阳能电池板，支撑柱的外侧面上安装有第二柔性太阳能电池板，通过第一柔性太阳能电池板和第二柔性太阳能电池板吸收太阳能转化为电能存储在蓄电池内，蓄电池为整个系统进行供电，保证整个观测系统的稳定运行，且不会对浮标体增加额外的风阻力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的悬浮稳定环俯视图；
图4为本发明的浮标体剖视图；
图5为本发明的安装座示意图；
图6为本发明的支撑柱示意图；
图7为本发明的系统模块示意图。
附图标记说明：
1浮标体、2第一钢绳、3配重块、4第二钢绳、5锁紧块、6悬浮稳定环、7连接杆、8浮球、9安装座、10支撑柱、11安装台、12定位仪、13风速风向仪、14气压仪、15通信天线、16避雷针、17安装腔、18光伏充电控制器、19蓄电池、20处理器、21第一柔性太阳能电池板、22第二柔性太阳能电池板、23存储模块、24通讯模块、25信号加强模块、26连接杆、27放电块、28数据处理终端、29固定板、30航标灯。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
本发明提供了如图1-7所示的一种智能中纬度大型浮标观测系统，包括浮标体1，所述浮标体1的俯视截面设置为圆形，所述浮标体1的底部圆周边缘等间距固定有第一钢绳2，所述第一钢绳2的底部固定有配重块3，所述配重块3的底部固定有第二钢绳4，所述第二钢绳4的底部固定有锁紧块5，所述浮标体1的外侧套接有悬浮稳定环6，所述悬浮稳定环6的外侧等间距固定有浮球8，所述浮标体1的上侧中部固定有安装座9，所述安装座9设置为圆台型，所述安装座9的顶部固定有支撑柱10，所述支撑柱10的顶部固定有安装台11，所述安装台11的上侧边缘安装有定位仪12，所述定位仪12的一侧设置有风速风向仪13，所述风速风向仪13的一侧设置有气压仪14，所述气压仪14的一侧设置有通信天线15，所述安装台11的上侧中部固定有避雷针16，所述浮标体1的内部开设有安装腔17，所述安装腔17的内部安装有光伏充电控制器18，所述光伏充电控制器18的一侧设置有蓄电池19，所述蓄电池19的一侧设置有处理器20，所述蓄电池19的输出端与处理器20的输出端电性连接。
进一步的，在上述技术方案中，所述悬浮稳定环6与浮标体1间等间距固定有连接杆7，所述连接杆7的一端与悬浮稳定环6的内侧相连接，所述连接杆7的另一端与浮标体1相连接，通过连接杆7使得悬浮稳定环6与浮标体1间固定稳定，通过悬浮稳定环6增加了浮标体1在海面悬浮面积，使得浮标体1不易被浪打翻；
进一步的，在上述技术方案中，所述安装座9的倾斜面上安装有第一柔性太阳能电池板21，所述支撑柱10的外侧面上安装有第二柔性太阳能电池板22，所述第一柔性太阳能电池板21和第二柔性太阳能电池板22的输出端均与光伏充电控制器18的输入端电性连接，所述光伏充电控制器18的输出端与蓄电池19的输入端电性连接，通过第一柔性太阳能电池板21和第二柔性太阳能电池板22工作吸收太阳能并将太阳能转换为电能存储在蓄电池19内，蓄电池19为整个系统进行供电，保证整个观测系统的稳定运行，且不会对浮标体1增加额外的风阻力；
进一步的，在上述技术方案中，所述蓄电池19的输出端分别与定位仪12、风速风向仪13和气压仪14的输出端电性连接，所述定位仪12、风速风向仪13和气压仪14的输出端均与处理器20的输入端电性连接，蓄电池19为定位仪12、风速风向仪13和气压仪14工作提供电量，保证定位仪12、风速风向仪13和气压仪14能够正常运行；
进一步的，在上述技术方案中，所述处理器20的输出端电性连接有存储模块23，处理器20接收风速风向仪13和气压仪14测量的数据，并将数据输入存储模块23内进行存储备份；
进一步的，在上述技术方案中，所述处理器20的输出端电性连接有通讯模块24，所述通讯模块24的输出端电性连接有信号加强模块25，所述信号加强模块25的输出端电性连接有通信天线15，所述通信天线15的输出端连接有数据处理终端28，通过信号加强模块25增加通讯模块24的信号辐射能力，使得通讯模块24所接收和发射的信号更加平稳；
进一步的，在上述技术方案中，所述浮标体1的底部一侧设置有连接杆26，所述连接杆26设置为绝缘杆，所述连接杆26的底部连接有放电块27，所述避雷针16的底部连接有接引线，所述接引线的下端与放电块27相连接，通过避雷针16、接引线和放电块27进行避雷，雷雨天气雷击中避雷针16后，通过接引线和放电块27导入海内，保证雷雨天气本系统正常观测，同时能够对本系统内的各个元件起到良好的保护作用；
进一步的，在上述技术方案中，所述安装台11的前后左右四侧均固定有固定板29，四个所述固定板29上均安装有航标灯30，所述航标灯30的输出端与处理器20的输入端电性连接，所述航标灯30的输入端与蓄电池19的输出端电性连接，通过航标灯30能够引导航向，给海面出行的船只提供方向；
本发明还包括该智能中纬度大型浮标观测系统的观测方法，具体步骤如下：
步骤一：在浮标体1的外侧套接悬浮稳定环6，再通过连接杆7将悬浮稳定环6与浮标体1固定在一起，将多个浮球8固定在悬浮稳定环6的外侧，增加浮标体1在海面悬浮面积，使得浮标体1不易被浪打翻；
步骤二：在浮标体1的底部边缘等间距通过第一钢绳2连接配重块3，在配重块3的底部通过第二钢绳4与锁紧块5连接，锁紧块5与海底固定连接，从而对浮标体1进行限位，能够确保在风平浪静时浮标体1能准确的归位，杜绝了浮标体1肆意漂流的现象；
步骤三：将定位仪12、风速风向仪13、气压仪14、避雷针16、航标灯30和通信天线15安装在安装台11上，蓄电池19、处理器20、存储模块23和通讯模块24安装在浮标体1内；
步骤四：将第一柔性太阳能电池板21安装在安装座9的倾斜面上，第二柔性太阳能电池板22安装在支撑柱10的外侧面上，光伏充电控制器18安装在浮标体1内；
步骤五：第一柔性太阳能电池板21和第二柔性太阳能电池板22工作吸收太阳能并将太阳能转换为电能存储在蓄电池19内，蓄电池19为整个系统进行供电，保证整个观测系统的稳定运行；
步骤六：定位仪12、风速风向仪13和气压仪14将观测的数据发送给处理器20，处理器20将收集的数据信息发送到存储模块23进行备份存储，同时处理器20将收集的数据信息通过通讯模块24和通讯模块24发送到数据处理终端28进行处理，利于定位仪12能够对浮标体1的位置进行定位，通讯模块24与通讯模块24间连接有信号加强模块25，通过信号加强模块25增加通讯模块24的信号辐射能力，使得通讯模块24所接收和发射的信号更加平稳；
步骤7：通过避雷针16、接引线和放电块27进行避雷，雷雨天气雷击中避雷针16后，通过接引线和放电块27将电导入海内，保证雷雨天气本系统正常观测，同时能够对本系统内的各个元件起到良好的保护作用，通过航标灯30能够引导航向，给海面出行的船只提供方向。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种智能中纬度大型浮标观测系统，包括浮标体(1)，其特征在于：所述浮标体(1)的俯视截面设置为圆形，所述浮标体(1)的底部圆周边缘等间距固定有第一钢绳(2)，所述第一钢绳(2)的底部固定有配重块(3)，所述配重块(3)的底部固定有第二钢绳(4)，所述第二钢绳(4)的底部固定有锁紧块(5)，所述浮标体(1)的外侧套接有悬浮稳定环(6)，所述悬浮稳定环(6)的外侧等间距固定有浮球(8)，所述浮标体(1)的上侧中部固定有安装座(9)，所述安装座(9)设置为圆台型，所述安装座(9)的顶部固定有支撑柱(10)，所述支撑柱(10)的顶部固定有安装台(11)，所述安装台(11)的上侧边缘安装有定位仪(12)，所述定位仪(12)的一侧设置有风速风向仪(13)，所述风速风向仪(13)的一侧设置有气压仪(14)，所述气压仪(14)的一侧设置有通信天线(15)，所述安装台(11)的上侧中部固定有避雷针(16)，所述浮标体(1)的内部开设有安装腔(17)，所述安装腔(17)的内部安装有光伏充电控制器(18)，所述光伏充电控制器(18)的一侧设置有蓄电池(19)，所述蓄电池(19)的一侧设置有处理器(20)，所述蓄电池(19)的输出端与处理器(20)的输出端电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：所述悬浮稳定环(6)与浮标体(1)间等间距固定有连接杆(7)，所述连接杆(7)的一端与悬浮稳定环(6)的内侧相连接，所述连接杆(7)的另一端与浮标体(1)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：所述安装座(9)的倾斜面上安装有第一柔性太阳能电池板(21)，所述支撑柱(10)的外侧面上安装有第二柔性太阳能电池板(22)，所述第一柔性太阳能电池板(21)和第二柔性太阳能电池板(22)的输出端均与光伏充电控制器(18)的输入端电性连接，所述光伏充电控制器(18)的输出端与蓄电池(19)的输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：所述蓄电池(19)的输出端分别与定位仪(12)、风速风向仪(13)和气压仪(14)的输出端电性连接，所述定位仪(12)、风速风向仪(13)和气压仪(14)的输出端均与处理器(20)的输入端电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：所述处理器(20)的输出端电性连接有存储模块(23)。
6.根据权利要求1所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：所述处理器(20)的输出端电性连接有通讯模块(24)，所述通讯模块(24)的输出端电性连接有信号加强模块(25)，所述信号加强模块(25)的输出端电性连接有通信天线(15)，所述通信天线(15)的输出端连接有数据处理终端(28)。
7.根据权利要求1所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：所述浮标体(1)的底部一侧设置有连接杆(26)，所述连接杆(26)设置为绝缘杆，所述连接杆(26)的底部连接有放电块(27)，所述避雷针(16)的底部连接有接引线，所述接引线的下端与放电块(27)相连接。
8.根据权利要求1所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：所述安装台(11)的前后左右四侧均固定有固定板(29)，四个所述固定板(29)上均安装有航标灯(30)，所述航标灯(30)的输出端与处理器(20)的输入端电性连接，所述航标灯(30)的输入端与蓄电池(19)的输出端电性连接。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种智能中纬度大型浮标观测系统，其特征在于：还包括该智能中纬度大型浮标观测系统的观测方法，具体步骤如下：
步骤一：在浮标体(1)的外侧套接悬浮稳定环(6)，再通过连接杆(7)将悬浮稳定环(6)与浮标体(1)固定在一起，将多个浮球(8)固定在悬浮稳定环(6)的外侧；
步骤二：在浮标体(1)的底部边缘等间距通过第一钢绳(2)连接配重块(3)，在配重块(3)的底部通过第二钢绳(4)与锁紧块(5)连接，锁紧块(5)与海底固定连接；
步骤三：将定位仪(12)、风速风向仪(13)、气压仪(14)、避雷针(16)、航标灯(30)和通信天线(15)安装在安装台(11)上，蓄电池(19)、处理器(20)、存储模块(23)和通讯模块(24)安装在浮标体(1)内；
步骤四：将第一柔性太阳能电池板(21)安装在安装座(9)的倾斜面上，第二柔性太阳能电池板(22)安装在支撑柱(10)的外侧面上，光伏充电控制器(18)安装在浮标体(1)内；
步骤五：第一柔性太阳能电池板(21)和第二柔性太阳能电池板(22)工作吸收太阳能并将太阳能转换为电能存储在蓄电池(19)内，蓄电池(19)为整个系统进行供电；
步骤六：定位仪(12)、风速风向仪(13)和气压仪(14)将观测的数据发送给处理器(20)，处理器(20)将收集的数据信息发送到存储模块(23)进行备份存储，同时处理器(20)将收集的数据信息通过通讯模块(24)和通讯模块(24)发送到数据处理终端(28)进行处理，利于定位仪(12)能够对浮标体(1)的位置进行定位，通讯模块(24)与通讯模块(24)间连接有信号加强模块(25)；
步骤7：通过避雷针(16)、接引线和放电块(27)进行避雷，雷雨天气雷击中避雷针(16)后，通过接引线和放电块(27)将电导入海内。
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